CT 시뮬레이터의 기하학적 성능평가용 팬톰

민철기(Chul Kee Min),이병용(Byong Yong Yi),안승도(Seung Do Ahn),최은경(Eun Kyung Choi),장혜숙(Hyesook Chang) 대한방사선종양학회 2000 Radiation Oncology Journal Vol.18 No.4

목 적:가상 시뮬레이션 기능을 갖는 CT 시뮬레이터의 기하학적인 성능평가를 위한 팬톰을 고안하여 제작하고, 그 팬톰의 성능을 보고하고자 한다. 대상 및 방법:팬톰은 PMMA 재질로 직경 20 cm, 길이 24 cm인 원통과 25×25×31 cm3인 직육면체가 합쳐진 모양으로 고안하였다. 원통의 겉표면에는 영상결손이 극소화되면서 CT 상에서 잘 구별이 되는 직경이 0.8 mm인 선을 4개의 나선모양으로 부착하였다. 직육면체는 4개의 24×24×0.5 cm3인 정사각형의 판으로 구성되어 있으며, 각판 위에는 24×24 cm2 , 12×12 cm2 , 6×6 cm2의 사각형 모양을 갖도록 선을 붙였다. 각각의 정사각형은 원통방향에 대해 0˚, 15˚, 30˚가 되도록 배치하였다. 직육면체의 부분에서는 조사면 및 치료 테이블의 각도, 콜리메이터 각도, 동중심점의 이동, SSD를 측정을 할 수 있으며, 원통형 부분에서는 갠트리 각도의 정확성을 평가하도록 고안하였다. 가상 시뮬레이션 소프트웨어를 통해 다양한 조건의 가상적인 시뮬레이션을 수행하였으며 가상 시뮬레이션의 결과를 이용하여 CT 시뮬레이터의 기하학적인 QC/QA를 수행하였다. 결 과:팬톰의 한 부분인 직육면체 스캔을 통해 얻은 DRR에서 구현된 각 24 cm 조사면의 크기에서 1 mm 이내의 차이, 동중심점 이동에서는 0.5∼1 mm 차이가 있었음을 알 수 있었다. 콜리메이터 회전과 치료대 회전에서는 각각 0.5∼1°의 차이가 있었고, 갠트리 회전에 있어서는 0.5∼1°오차가 있었다. 슬라이스 간격이 10 mm 조건이 2∼5mm 조건보다 영상구분의 어려운 점은 있었으나 결과는 유의할만한 차이가 없었다. 결 론:자체 제작한 팬톰을 가지고 가상적인 모의 시뮬레이션을 했을 때 최대 2 mm와 1°이내의 오차가 있었고 또한 스캔의 조건에 따라 오차가 변할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 시뮬레이터에서 DRR을 구현했을 때 각각의 치료 조건들에 대해 오차가 임상적용 범위 안에 있어서 이 팬톰을 이용하여 주기적인 QC/QA에 사용할 수 있음을 보였다. Purpose :To design and test the CT simulator phantom for geometrical test. Material and Methods :The PMMA phantom was designed as a cylinder which is 20 cm in diameter and 24 cm in length, along with a 25×25×31 cm3 rectangular parallelepiped. Radio- opaque wires of which diameter is 0.8 mm are attached on the other surface of the phantom as a spiral. The rectangular phantom was made of four 24×24×0.5 cm3 squa re plates and each plate had a 24×24 cm2 , 12×12 cm2 , 6×6 cm2 square line. The squares were placed to face the cylinder at angles 0˚, 15˚, 30˚, respectively. The rectangular phantom made it possible to measure the field size, couch angle, the collimator angle, the isocenter shift and the SSD, the measurements of the gantry angle from the cylindrical pa rt. A virtual simulation software, AcQSimTM, offered various conditions to perform virtual simulations and these results were used to perform the geometrical quality assurance of CT simulator. Results :A 0.3∼0.5 mm difference was found on the 24 cm field size which was created with the DRR measurements obtained by scanning of the rectangular phantom. The isocenter shift, the collimator rotation, the couch rotation, and the gantry rotation test showed 0.5∼1 mm, 0.5∼1˚0.5∼1˚, and 0.5∼1˚differences, respectively. We could not find any significant differences between the results from the two scanning methods. Conclusion :The geometrical test phantom developed in the study showed less than 1 mm (or 1˚) differences. The phantom could be used as a routine geometrical QC/QA tools, since the differences a re within clinically acceptable ranges.

성문암 세기조절 방사선치료에서 변형영상정합을 이용한 선량변화 평가

김우철,민철기,이석,최상현,조광환,정재홍,김은석,여승구,권수일,이길동,Kim, Woo Chul,Min, Chul Kee,Lee, Suk,Choi, Sang Hyoun,Cho, Kwang Hwan,Jung, Jae Hong,Kim, Eun Seog,Yeo, Seung-Gu,Kwon, Soo-Il,Lee, Kil-Dong 한국의학물리학회 2014 의학물리 Vol.25 No.3

본 연구는 IMRT가 적용된 성문암 환자에 대하여 CBCT영상과 변형영상 정합기법을 이용하여 치료기간 동안 실제 환자에게 전달되는 선량 변화를 평가하고자 하였다. B-spline 알고리즘을 사용한 변형영상정합 시스템을 통해 치료 중 1주 간격으로 얻은 CBCT를 재구성하고 치료계획을 재계산하여 종양과 결정장기의 선량 분포를 비교하였다. 체중에 따른 체적변화는 3~5 주부터 평균 1.38~2.04 kg로 증가하였으며 체표면의 변화는 평균 2.1 mm로 감소하였다. 또한, 3주 이후의 경동맥에 전달된 선량은 계획되었던 값보다 최대 8.76%로 증가하였고, 갑상선샘은 26.4%로 감소하였다. 종양의 물리적의 평가인자인 PITV, TCI, rDHI, mDHI 그리고, CN은 치료 계획된 값보다 각각 평균 4.32%, 5.78%, 44.54%, 12.32% 그리고, 7.11%로 감소하였다. PTV에 대한 $D_{max}$는 평균 2.99% 증가하였고, $D_{mean}$, $V_{67.50}$, $D_{95}$는 각각 평균 1.52%, 5.78%, 11.94%로 감소하였다. 체중변화에 따른 체적의 변화가 없더라도 체형변화는 발생하였고, 좁은 여유마진을 가지는 IMRT는 이러한 변화에 민감하게 반응하였다. 성문암에 대한 IMRT 적용 시 환자의 체중변화를 관찰과 함께 변화를 기록하고 치료 중 변형영상정합 시스템을 이용하여 선량분포를 평가할 필요가 있다. 최종적으로 치료 중 실제 전달되는 선량평가는 적응형치료계획을 통하여 확인하고 정확한 선량전달이 필요하다고 사료된다. The purpose of this study is to evaluate the variation of the dose which is delivered to the patients with glottis cancer under IMRT (intensity modulated radiation therapy) by using the 3D registration with CBCT (cone beam CT) images and the DIR (deformable image registration) techniques. The CBCT images which were obtained at a one-week interval were reconstructed by using B-spline algorithm in DIR system, and doses were recalculated based on the newly obtained CBCT images. The dose distributions to the tumor and the critical organs were compared with reference. For the change of volume depending on weight at 3 to 5 weeks, there was increased of 1.38~2.04 kg on average. For the body surface depending on weight, there was decreased of 2.1 mm. The dose with transmitted to the carotid since three weeks was increased compared be more than 8.76% planned, and the thyroid gland was decreased to 26.4%. For the physical evaluation factors of the tumor, PITV, TCI, rDHI, mDHI, and CN were decreased to 4.32%, 5.78%, 44.54%, 12.32%, and 7.11%, respectively. Moreover, $D_{max}$, $D_{mean}$, $V_{67.50}$, and $D_{95}$ for PTV were increased or decreased to 2.99%, 1.52%, 5.78%, and 11.94%, respectively. Although there was no change of volume depending on weight, the change of body types occurred, and IMRT with the narrow composure margin sensitively responded to such a changing. For the glottis IMRT, the patient's weight changes should be observed and recorded to evaluate the actual dose distribution by using the DIR techniques, and more the adaptive treatment planning during the treatment course is needed to deliver the accurate dose to the patients.

호흡 동조 구동 팬톰을 이용한 호흡패턴에 따른 4DCT, Slow-CT의 내부표적체적 변화 연구

이순성,최상현,민철기,지영훈,김미숙,유형준,김찬형,김금배,Lee, Soon Sung,Choi, Sang Hyoun,Min, Chul Kee,Ji, Young Hoon,Kim, Mi-Sook,Yoo, Hyoung Jun,Kim, Chan Hyeong,Kim, Kum Bae 한국의학물리학회 2014 의학물리 Vol.25 No.1

본 연구에서는 호흡 동조 구동 팬톰을 이용하여 5가지의 호흡패턴에 따른 4DCT와 Slow-CT의 내부표적체적(ITV) 변화를 비교 분석하였다. 각 호흡패턴마다 호흡주기 1~4초와 표적 진폭 1~3 cm를 적용하여 4DCT와 Slow-CT를 각 3회 촬영하였다. 촬영한 영상들은 Eclipse 치료계획 시스템으로 표적을 윤곽 묘사하고 내부표적체적(ITV) 길이와 체적을 측정하였으며, 4DCT, Slow-CT의 ITV 길이와 체적의 평균값을 이론값과 비교하여 분석하였다. 4DCT에서의 ITV 길이와 체적은 호흡주기가 길수록, 표적 진폭이 짧을수록 이론값과의 차이가 감소하는 경향을 보였다. Slow-CT에서는 표적 진폭이 커질수록 4DCT와 마찬가지로 이론값과의 차이가 커졌으나 호흡주기에 따른 ITV 길이와 체적의 변화는 호흡주기 1초에서 가장 이론값 비슷하였고 2~4초 내에서는 재현성의 변화가 근소했다. 호흡패턴에 따라서는 4DCT, Slow-CT 모두 ITV 길이와 체적에 대해 A패턴에서 가장 높은 재현성을 보였고, B, C, D패턴은 서로 비슷한 차이를 보였으며 E패턴은 다른 네 패턴에 비해 이론값과의 차이가 가장 컸다. 4DCT에 대한 Slow-CT의 ITV 길이와 체적의 차이는 모든 호흡패턴에 대하여 호흡주기가 길수록, 표적 진폭이 클수록 증가하였다. 4DCT와 Slow-CT 영상간의 ITV 길이 및 체적에 대한 재현성을 비교했을 때 Slow-CT가 4DCT에 비해 평균적으로 약 22% 낮았으며, 호흡패턴에 따라 상, 하 방향에 대해 표적의 재현성이 달라졌다. A, B, C패턴의 경우 상, 하 방향으로 3 mm, E패턴은 상 방향에 비해 하 방향에서 5 mm의 차이를 보인 반면에 D패턴에서는 상 방향으로는 차이가 없었으나 하 방향으로 1.45 cm의 차이가 났다. 따라서 4DCT에 대하여 Slow-CT에 표적 움직임을 고려한 여유를 설정할 경우에는 호흡패턴에 따라 상, 하 방향에 다른 여유를 정의해야 한다고 판단된다. 향후 환자의 호흡신호를 바탕으로 CT 영상을 분석할 때 본 연구에서 수행한 데이터가 유용하게 사용될 것으로 사료된다. The objective of this study is to investigate the difference of ITV lengths and ITVs between 4DCT and Slow-CT images according to respiratory patterns using a respiratory motion phantom. The respiratory periods 1~4 s and target motion 1~3 cm were applied on each respiratory pattern. 4DCT and Slow-CT images were acquired for 3 times. 4DCT and Slow-CT ITVs were measured with contouring the target in the Eclipse RTP system. The measured ITV lenghts and ITVs in 4DCT and Slow-CT images were compared to the known values. For the ITV lengths and ITVs in the 4DCT, the difference of them were reduced as the respiratory period is longer and target motion is shorter. For the Slow-CT, there was same tendency with change in 4DCT ITV lengths and ITVs about target motion. However, the difference of ITV lengths and ITVs for the respiratory periods were the lowest in respiratory period 1 second and different slightly within respiratory period 2-4 seconds. According to the respiratory patterns, pattern A had the highest reproducibility. Pattern B, C and D were showed the difference similar to each other. However, for pattern E, the reproducibility was the lowest compared with other four patterns. The difference of ITV lengths and ITVs between Slow-CT and 4DCT was increased by increasing the respiratory periods and target motion for all respiratory patterns. When the difference of Slow-CT ITV lengths and ITVs were compared with that of 4DCT ITV lengths and ITVs, Slow-CT ITV lengths and ITVs were approximately 22 % smaller than 4DCT, and the representations of target were different in each pattern. In case of pattern A, B and C, length difference was 3 mm at S (superior) and I (inferior) direction, and the length difference of pattern D was 1.45 cm at only "I" direction whereas the length difference of pattern E was 5 mm longer in "S" direction than "I" direction. Therefore, the margin in SI directions should be determined by considering the respiratory patterns when the margin of Slow-CT is compensated for 4DCT ITV lengths. Afterward, we think that the result of this study will be useful to analyze the ITV lengths and ITVs from the CT images on the basis of the patient respiratory signals.

다엽콜리메이터의 선량학적엽간격에 따른 치료계획 정도관리시스템의 효용성 평가

이순성,최상현,민철기,김우철,지영훈,박승우,정해조,김미숙,유형준,김금배,Lee, Soon Sung,Choi, Sang Hyoun,Min, Chul Kee,Kim, Woo Chul,Ji, Young Hoon,Park, Seungwoo,Jung, Haijo,Kim, Mi-Sook,Yoo, Hyung Jun,Kim, Kum Bae 한국의학물리학회 2015 의학물리 Vol.26 No.3

세기조절방사선치료(IMRT)는 복잡하고 정교한 방사선치료 기법을 이용한 환자 치료 시 치료계획의 정확성을 평가하기 위해 첫 치료 시작 전 품질관리를 권고하고 있다. 이 목적 실현을 위해 최근 상용화된 품질관리 소프트웨어를 이용하면 치료 전후의 정확한 방사선량의 전달을 확인할 수 있다. 이에 본 연구에서는 품질관리 시스템 내에 MLC의 선량학적엽간격(DLG)의 변화에 따른 IMRT 치료계획 경우별 계산 결과의 분석을 통해 그 효용성을 평가하고자 한다. MobiusFx에 입력할 MLC 다이나로그 파일(Dynamic MLC Log File)을 획득하기 위하여 HD120 MLC가 장착된 Novalis Tx를 이용하였다. IMRT 치료계획을 수립하기 위해 Eclipse 치료계획시스템을 사용하였으며, IBA사의 I'mRT 팬톰영상에 표적 및 장기 윤곽(다중표적, 전립선, 두경부, C-모양)을 묘사하였다. DLG에 따른 선량분포의 변화를 확인하기 위해서 MLC 다이나로그 파일을 MobiusFX 시스템에 입력하고 각 경우마다 0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6 mm로 DLG를 변화시켜 선량계산의 차이를 평가하였다. 선량평가는 허용범위가 3%/3 mm인 3차원 감마지표의 통과율과 DVH 그리고 CC13 전리함에 대한 점선량을 통해 분석하였다. MobiusFx에서 4가지의 경우에 대해 각 DLG 마다의 선량분포를 비교 분석한 결과, 다중표적과 두경부는 DLG가 0.5와 0.7 mm에서 3~5%, 1.0~1.6 mm에서 3% 미만의 선량차이를 보였다. 감마 지수 통과율에서도 0.7 mm 이하의 DLG에서 다중표적 경우의 중앙표적과 상위표적은 30% 미만, PTV와 척수는 81% 미만이었으며, 다른 DLG에서는 95% 이상의 통과율을 보였다. 하위표적과 귀밑샘은 모든 DLG에서 100.0%이었다. 전립선에서 점선량은 모든 DLG에서 3% 미만의 차이를 보였으나 PTV에서 DLG 0.7 mm 이하와 1.0 mm 이상에서는 각각 95% 미만과 98% 이상의 통과율을 보였다. 직장과 방광은 모든 DLG에서 100.0%로 나타났다. C-모양에서 점선량은 1.3 mm를 제외한 모든 DLG에서 3~9%의 차이를 보이며 PTV는 1.0과 1.3 mm의 DLG에서 각각 96.7, 93.0%의 통과율을 보였으나 다른 DLG에서는 86% 미만이었다. 코어에서는 모든 DLG에서 100.0%였다. 본 연구에서는 치료계획 품질관리 시스템에서 DLG 적용 값의 차이에 따라 품질관리의 정확성에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인되었다. 그러므로 IMRT, VMAT 등 MLC의 움직임을 이용한 방사선치료법의 경우 정확한 품질관리를 위해서는 사용하고 있는 치료장비 및 치료계획시스템에 맞는 적합한 DLG 값을 상호 일치시켜 사용해야 할 것으로 판단된다. For evaluating the treatment planning accurately, the quality assurance for treatment planning is recommended when patients were treated with IMRT which is complex and delicate. To realize this purpose, treatment plan quality assurance software can be used to verify the delivered dose accurately before and after of treatment. The purpose of this study is to evaluate the accuracy of treatment plan quality assurance software for each IMRT plan according to MLC DLG (dosimetric leaf gap). Novalis Tx with a built-in HD120 MLC was used in this study to acquire the MLC dynalog file be imported in MobiusFx. To establish IMRT plan, Eclipse RTP system was used and target and organ structures (multi-target, mock prostate, mock head/neck, C-shape case) were contoured in I'mRT phantom. To verify the difference of dose distribution according to DLG, MLC dynalog files were imported to MobiusFx software and changed the DLG (0.5, 0.7, 1.0, 1.3, 1.6 mm) values in MobiusFx. For evaluation dose, dose distribution was evaluated by using 3D gamma index for the gamma criteria 3% and distance to agreement 3 mm, and the point dose was acquired by using the CC13 ionization chamber in isocenter of I'mRT phantom. In the result for point dose, the mock head/neck and multi-target had difference about 4% and 3% in DLG 0.5 and 0.7 mm respectively, and the other DLGs had difference less than 3%. The gamma index passing-rate of mock head/neck were below 81% for PTV and cord, and multi-target were below 30% for center and superior target in DLGs 0.5, 0.7 mm, however, inferior target of multi-target case and parotid of mock head/neck case had 100.0% passing rate in all DLGs. The point dose of mock prostate showed difference below 3.0% in all DLGs, however, the passing rate of PTV were below 95% in 0.5, 0.7 mm DLGs, and the other DLGs were above 98%. The rectum and bladder had 100.0% passing rate in all DLGs. As the difference of point dose in C-shape were 3~9% except for 1.3 mm DLG, the passing rate of PTV in 1.0 1.3 mm were 96.7, 93.0% respectively. However, passing rate of the other DLGs were below 86% and core was 100.0% passing rate in all DLGs. In this study, we verified that the accuracy of treatment planning QA system can be affected by DLG values. For precise quality assurance for treatment technique using the MLC motion like IMRT and VMAT, we should use appropriate DLG value in linear accelerator and RTP system.

Dosimetric Evaluation of Amplitude-based Respiratory Gating for Delivery of Volumetric Modulated Arc Therapy

이창열,김우철,김헌정,박정훈,민철기,신동오,최상현,박승우,허현도,Lee, Chang Yeol,Kim, Woo Chul,Kim, Hun Jeong,Park, Jeong Hoon,Min, Chul Kee,Shin, Dong Oh,Choi, Sang Hyoun,Park, Seungwoo,Huh, Hyun Do Korean Society of Medical Physics 2015 의학물리 Vol.26 No.3

본 연구의 목적은 진폭 기반 호흡연동 체적변조회전방사선치료의 선량학적인 평가를 하고자 한다. 이 치료를 받은 환자의 호흡 Log 파일을 획득하여 분석하였으며, 4D CT 호흡 형태의 40%~60% 위상 영상 구간 진폭을 기준으로 치료 Log 파일 호흡 진폭의 구간이 4D CT의 진폭 구간과 일치하는 호흡 형태(CBP)와 일치하지 않는 호흡 형태(IBP)로 구분하였다. 상대적인 등선량 분포는 EBT3 필름을 사용하여 측정하였으며, 절대 선량 측정은 PTW $0.6cm^3$ 이온전리함을 이용하여 측정하였다. 감마 인덱스 3%/3 mm을 적용한 환자 1, 2, 3의 CBP 호흡인 경우 각각 93.18%, 91.16%, 95.46%이며, 환자 1, 2, 3의 IBP 호흡인 경우 각각 66.77%, 48.79%, 40.36%으로 분석되었다. 또한 감마 인덱스 2%/2 mm을 적용한 환자 1, 2, 3의 CBP 호흡인 경우 각각 73.05%, 67.14%, 86.85%이며, IBP 호흡인 경우 각각 46.53%, 32.73%, 36.51%으로 분석되었다. 모든 CBP호흡인 경우의 이온전리함 측정값은 치료계획 시스템에서 계산된 값과 평균 3.5% 이내로 일치하였으며, 정적인 팬톰 조사와의 차이는 평균 2.0% 이내로 일치하였다. 환자 3의 IBP 호흡인 경우 이온전리함 측정값과 계산된 값과의 차이가 평균 56%로 큰 차이를 보였다. 이는 4D CT의 진폭 구간과 치료시의 진폭 구간의 차이가 크기 때문인 것으로 사료되며, 4D CT 모의 치료시와 환자 치료시의 진폭의 크기를 일정하게 유지하는 것이 중요하다고 판단된다. The purpose of this study is to perform a dosimetric evaluation of amplitude-based respiratory gating for the delivery of volumetric modulated arc therapy (VMAT). We selected two types of breathing patterns, subjectively among patients with respiratory-gated treatment log files. For patients that showed consistent breathing patterns (CBP) relative to the 4D CT respiration patterns, the variability of the breath-holding position during treatment was observed within the thresholds. However, patients with inconsistent breathing patterns (IBP) show differences relative to those with CBP. The relative isodose distribution was evaluated using an EBT3 film by comparing gated delivery to static delivery, and an absolute dose measurement was performed with a $0.6cm^3$ Farmer-type ion chamber. The passing rate percentages under the 3%/3 mm gamma analysis for Patients 1, 2 and 3 were respectively 93.18%, 91.16%, and 95.46% for CBP, and 66.77%, 48.79%, and 40.36% for IBP. Under the more stringent criteria of 2%/2 mm, passing rates for Patients 1, 2 and 3 were respectively 73.05%, 67.14%, and 86.85% for CBP, and 46.53%, 32.73%, and 36.51% for IBP. The ion chamber measurements were within 3.5%, on average, of those calculated by the TPS and within 2.0%, on average, when compared to the static-point dose measurements for all cases of CBP. Inconsistent breathing patterns between 4D CT simulation and treatment may cause considerable dosimetric differences. Therefore, patient training is important to maintain consistent breathing amplitude during CT scan acquisition and treatment delivery.

토모테라피를 이용한 두경부암 방사선치료에서 Aid-pillow 사용에 따른 Pitch와 Yaw의 변화 분석

정재홍,조광환,김용호,문성권,민철기,김은석,이경배,정주영,서태석,최보영,Jung, Jae Hong,Cho, Kwang Hwan,Kim, Yong Ho,Moon, Seong Kwon,Min, Chul Kee,Kim, Eun Seog,Lee, Kyung-Bae,Jung, Joo-Young,Suh, Tae-Suk,Choe, Bo-Young 한국의학물리학회 2013 의학물리 Vol.24 No.1

본 연구의 목적은 두경부암 환자에서 aid-pillow 사용에 따른 pitch와 yaw의 변화를 분석하고자 하였다. 두경부암 환자 총 14명을 선정하여 aid-pillow 미사용 그룹(without, n=7)과 사용 그룹(with, n=7)으로 나누어 비교 분석하였다. 총 333회의 MVCT 영상을 이용하여 미사용 그룹(153 image set)과 사용 그룹(180 image set) 각각 종축 일치도(translational adjustments (lateral, longitudinal, vertical))와 회전축 일치도(rotational adjustments (pitch, roll, yaw))를 구하였다. Pitch의 변화 즉, 편차는 미사용 그룹 $0.12^{\circ}$이고, 사용 그룹 $0.09^{\circ}$였다. 그리고, yaw는 미사용 그룹 $0.47^{\circ}$이고, 사용 그룹 $0.17^{\circ}$였다. 전반적으로 사용 그룹이 미사용 그룹에 비해 편차가 작았다. 따라서, 토모테라피를 이용하여 두경부암 방사선치료 시 aid-pillow를 사용하여 pitch와 yaw의 변화를 줄임으로써, 치료의 재현성을 높일 수 있을 것으로 사료된다. The aim of this study was to analysis of the pitch and yaw deviations with or without using an aid-pillow for the head and neck cancer on the TomoTherapy. A total of 14 head and neck patients were selected to without-group (n=7) and with-group (n=7). A total of 333 MVCT image sets used to evaluate the translational (lateral, longitudinal and vertical) and rotational adjustments (pitch, roll and yaw) with 153 and 180 MVCT image sets at without- and with-group, respectively. Deviations of without- and with-groups were $0.12^{\circ}$ and $0.09^{\circ}$, respectively at pitch. And, deviations without- and with-groups were $0.47^{\circ}$ and $0.17^{\circ}$, respectively at yaw. In generally, with-group had reduced than without-group for the pitch and yaw deviations. Therefore, using an aid-pillow, it will able to increase the reproducibility of treatment for the head and neck cancer patients on the TomoTherapy.

Quality Assurance of Volumetric Modulated Arc Therapy for Elekta Synergy

심수정,심장보,이상훈,민철기,조광환,신동오,최진호,박성일,조삼주,Shim, Su-Jung,Shim, Jang-Bo,Lee, Sang-Hoon,Min, Chul-Kee,Cho, Kwang-Hwan,Shin, Dong-Oh,Choi, Jin-Ho,Park, Sung-Ill,Cho, Sam-Ju Korean Society of Medical Physics 2012 의학물리 Vol.23 No.1

최근 환자맞춤형방사선치료를 위해 임상에서 활용하고 있는 입체적세기조절회전방사선치료의 정도관리를 수행하고자 기존의 세기조절방사선치료에서 수행하는 정도관리 프로그램을 본 원의 실정에 맞게 치료계획단계 정도관리(Treatment planning QA), 치료전 전달단계 정도관리(Pretreatment delivery QA), 치료단계 정도관리(Treatment QA)인 세 가지 단계로 나누어 설정하였다. 각 정도관리 단계에서는 정도관리 프로그램에 따라 점검할 항목과 측정하여 평가할 항목을 설정하여 문서화를 위해 서식화 하였다. 본 원에서는 서식화한 정도관리 프로그램에 따라 실제 치료환자에 적용하였으며 본원의 치료전 전달 정도관리의 임상 허용기준을 위해 국소적 신뢰수준(confidence limit, CL)을 평가하였다. 그 결과 고선량 영역 점선량 측정, 저선량영역 점선량 측정의 CL는 모두 기존의 IMRT 수준과 유사한 결과를 얻었으며 이를 토대로 본원의 임상허용 기준은 고선량영역은 3%, 저선량 영역은 5%로 설정하였다. 입체적세기조절회전방사선치료의 특성상 Intensity map 평가는 360도 전 방향에서 Intensity map을 측정할 수 있는 ArcCheck 기기를 사용 하여 감마 지표(Gamma Index) 평가를 하였으며 그 결과는 IMRT의 개별적 intensity map 평가와 유사한 결과를 얻었으며 본원의 CL은 93%로 설정하였다. 등선량분포 평가는 2D detector array인 Mapcheck을 사용하였으며 95% 이상의 일치도를 보여 본원의 CL은 95%로 설정하였다. 방사선치료 정도관리에서 임의의 불확도와 계통 오차를 줄이려면 실제 환자 적용에 앞서 다 기관이 참여하는 팬톰을 이용한 국소적 CL 평가를 권장하고 있다. 국내 여건상 다 기관이 참여하는 연구가 여의치 않다면 본 연구와 같이 개별 기관에서 자체적으로 허용검사가 끝난 후에 실제 임상에서는 환자 치료 부위별로 세분화 하여 국소적 CL을 평가하는 방법이 유용할 것으로 사료된다. For applying the quality assurance (QA) of volumetric modulated arc therapy (VMAT) introduced in Eulji Hospital, we classify it into three different QA steps, treatment planning QA, pretreatment delivering QA, and treatment verifying QA. These steps are based on the existing intensity modulated radiation therapy (IMRT) QA that is currently used in our hospital. In each QA step, the evaluated items that are from QA program are configured and documented. In this study, QA program is not only applied to actual patient treatment, but also evaluated to establish a reference of clinical acceptance in pretreatment delivering QA. As a result, the confidence limits (CLs) in the measurements for the high-dose and low-dose regions are similar to the conventional IMRT level, and the clinical acceptance references in our hospital are determined to be 3 to 5% for the high-dose and the low-dose regions, respectively. Due to the characteristics of VMAT, evaluation of the intensity map was carried out using an ArcCheck device that was able to measure the intensity map in all directions, $360^{\circ}$. With a couple of dosimetric devices, the gamma index was evaluated and analyzed. The results were similar to the result of individual intensity maps in IMRT. Mapcheck, which is a 2-dimensional (2D) array device, was used to display the isodose distributions and gave very excellent local CL results. Thus, in our hospital, the acceptance references used in practical clinical application for the intensity maps of $360^{\circ}$ directions and the coronal isodose distributions were determined to be 93% and 95%, respectively. To reduce arbitrary uncertainties and system errors, we had to evaluate the local CLs by using a phantom and to cooperate with multiple organizations to participate in this evaluation. In addition, we had to evaluate the local CLs by dividing them into different sections about the patient treatment points in practical clinics.

Rotation Errors of Breast Cancer on 3D-CRT in TomoDirect

정재홍,조광환,문성권,배선현,민철기,김은석,여승구,최진호,정주영,최보영,서태석,Jung, Jae Hong,Cho, Kwang Hwan,Moon, Seong Kwon,Bae, Sun Hyun,Min, Chul Kee,Kim, Eun Seog,Yeo, Seung-Gu,Choi, Jin Ho,Jung, Joo-Yong,Choe, Bo Young,Suh, Tae Korean Society of Medical Physics 2015 의학물리 Vol.26 No.1

The purpose of this study was to analyze the rotational errors of roll, pitch, and yaw in the whole breast cancer treated by the three-dimensional radiation therapy (3D-CRT) using TomoDirect (TD). Twenty-patient previously treated with TD 3D-CRT was selected. We performed a retrospective clinical analysis based on 80 images of megavoltage computed tomography (MVCT) including the systematic and random variation with patient setup errors and treatment setup margin (mm). In addition, a rotational error (degree) for each patient was analyzed using the automatic image registration. The treatment margin of X, Y, and Z directions were 4.2 mm, 6.2 mm, and 6.4 mm, respectively. The mean value of the rotational error for roll, pitch, and yaw were $0.3^{\circ}$, $0.5^{\circ}$, $0.1^{\circ}$, and all of systematic and random error was within $1.0^{\circ}$. The errors of patient positioning with the Y and Z directions have generally been mainly higher than the X direction. The percentage in treatment fractions in less than $2^{\circ}$ at roll, pitch, and yaw are 95.1%, 98.8%, and 97.5%, respectively. However, the edge of upper and lower (i.e., bottom) based on the center of therapy region (point) will quite a possibility that it is expected to twist even longer as the length of treatment region. The patient-specific characters should be considered for the accuracy and reproducibility of treatment and it is necessary to confirm periodically the rotational errors, including patient repositioning and repeating MVCT scan. 본 연구의 목적은 토모다이렉트 3D-CRT (TD 3D-CRT)을 이용한 유방암 방사선치료에서 회전축(roll, pitch, and yaw) 오차를 분석하고 자 하였다. TD-3DCRT로 치료가 종료된 유방암 환자 총 20명을 선정하였고, 총 80회의 MVCT 영상을 바탕으로 시스템(systematic), 임의(random) 오류를 포함한 환자위치잡이 오차(patient setup errors)와 치료 여백(treatment margin, mm)을 후향적으로 분석하였다. 또한, 각 환자에 대한 회전축 오차 분석은 자동영상정합(automatic image registration)을 이용하였다. X, Y, Z 방향에 대한 치료여백은 각각 4.2 mm, 6.2 mm, 6.4 mm였다. 회전축 오차에 대한 평균 각도(degree)는 roll, pitch, yaw가 각각 0.3도, 0.5도, 0.1도였고, 시스템과 임의 오류는 모두 1도 이내였다. 전반적으로 환자 위치잡이 오차는 Y와 Z방향에서 X에 비하여 높게 나타났다. 본 연구에서 회전축 오차 각도가 2도 이내는 roll, pitch, yaw에서 각각 95.1%, 98.8%, 97.5% 분포였다. 그러나, 치료영역의 길이가 길어짐에 따라 치료 중심지점을 기준으로 상부와 하부의 가장자리(Edge)가 틀어지게(Twisted)될 가능성이 높아질 수 있다. 따라서 치료의 정확성과 재현성을 위하여 각 환자의 특성을 고려하고, 회전축 오차를 주기적으로 확인할 필요가 있다.

영상유도방사선치료에 있어 영상선량 가이드라인

조병철,허현도,김진성,최진호,김성훈,조광환,조삼주,민철기,신동오,이상훈,박동욱,김금배,최상현,김혜영,안우상,김태형,한수철,Cho, Byung Chul,Huh, Hyun Do,Kim, Jin Sung,Choi, Jin Ho,Kim, Seong Hoon,Cho, Kwang Hwan,Cho, Sam Ju,Min, Chul Kee,Shin, Dong Oh,Lee, 한국의학물리학회 2013 의학물리 Vol.24 No.1

방사선 치료 시 보다 정확한 환자자세 및 종양위치 확인을 위해 다양한 형태의 방사선영상장치들이 사용되면서 이에 따른 환자 피폭 관리의 필요성이 증대되고 있다. 진단영상의학 분야에서는 의료방사선 이용의 급격한 증가로 인해 이에 의한 2차 암발생률 증가에 대한 보고들이 사회적인 반향을 일으켰고, 투시촬영 및 CT 등에 의한 과다 피폭 사례가 밝혀지면서 이를 막기 위해 image gently, image wisely 캠페인이 수년전부터 미국을 중심으로 확산되고 있다. 반면에 방사선 종양학 분야에서는 방사선치료로 받는 선량에 비해 영상선량은 무시할 수준이어서 아직까지 이에 대한 관심이 상대적으로 작은 게 사실이다. 하지만 암의 조기 발견, 방사선치료 성적의 향상 등으로 환자의 기대수명이 증대되고 있고, 특히 소아의 경우 상대적으로 높은 방사선 민감도 및 기대 수명을 고려할 때 방사선장해방어를 위해 ALARA (As Low As Reasonably Achievable) 원칙에 입각하여 영상유도 방사선치료에 수반되는 영상선량의 적절한 관리가 필요하다고 사료된다. 하지만 영상유도기법으로 인해 방사선치료의 정확도를 높이고 고 선량이 피폭되는 치료범위를 더 작게 할 수도 있기 때문에 단순한 최소화가 아닌 최적화가 이루어져야 하겠다. 이러한 맥락에서 본 가이드라인에서는 (1) 영상유도기술 및 수반되는 영상선량에 대해 정리하고, (2) 영상유도 장비 및 이용실태에 대한 국내 현황을 파악, (3) 적절한 영상유도를 위한 최적화 방안들을 모색하여 권고안을 제시하고자 한다. As image-guided radiation therapy (IGRT) has been commonly used for more accurate patient setup and monitoring tumor movement during radiation therapy, the necessity for management of imaging dose is increased. However, it has not been an interest issue to radiation therapy communities because the imaging dose is much lower than the therapeutic dose. However, since the cumulative dose from 4DCT and repeated imaging for daily setup verificationin would not be ignorable, appropriate dose management based on ALARA (As Low As Reasonably Achievable) principle is required. In this study, we aimed that (1) survey on imaging equipments and modalities used for IGRT, (2) estimation of IGRT imaging dose depending on treatment types and equipments, (3) collecting data of effective dose on treatment sites from each equipment and imaging protocol, and thus finally provide guideline for imaging dose reduction and optimization.

CT 기종에 따른 CT 수의 변화가 선량계산에 미치는 영향

조광환,이석,조삼주,임상욱,허현도,민철기,조병철,김용호,최두호,김은석,권수일,Cho Kwang Hwan,Lee Suk,Cho Sam Ju,Lim Sangwook,Huh Hyun Do,Min Chul Kee,Cho Byung-Chul,Kim Yong Ho,Choi Doo Ho,Kim Eun Seog,Kwon Soo Il 한국의학물리학회 2005 의학물리 Vol.16 No.4

CT 기종에 따라서 전자밀도에 대응하는 CT 수의 변화와 치료계획 시 선량계산에 미치는 영향을 분석하였다. 5종의 CT를 이용하여 전자밀도 교정 팬톰의 영상을 얻어 기종에 따른 CT 수의 변화를 알아보았다. 조직등가물질의 밀도에서 CT 수는 ${\pm}2\%$ 내의 차이를 보였으나 밀도가 큰 영역에서는 최대 $9.5\%$의 차이를 나타냈다. CT 수의 변화가 치료계획의 선량계산에 미치는 영향을 알아보기 위하여 환자의 흉부 영상을 이용하여 장기별로 선량의 차이를 분석한 결과 최대 $0.48\%$로 거의 차이를 보이지 않았다. 밀도가 큰 물질이 인체 내에 삽입되어 있을 경우를 가정하여 물팬톰에 CT 수가 2,000인 고밀도 물질을 삽입한 팬톰 영상을 치료계획장치에 그려 넣었다. 고밀도 물질 아래 20 cm 깊이에서 선량 계산을 비교한 결과 $2.1\%$의 차이를 보였다. 치료계획 단계에서 선량 불확도를 최소화하기 위해서는 사용되는 CT 기종에 따른 CT수와 전자밀도의 정확한 환산이 필요하며, 특히 한 기관에서 여러 종류의 CT를 이용하는 경우 각 CT 별로 전자밀도에 대응하는 CT 수를 입력하고 서로 구별하여 사용하여야한다. 또한 CT수의 재현성을 확인하기 위해 주기적인 점검이 요구된다. The CT number corresponds to electron density and its influence on dose calculation was studied. Five kinds of CT scanners were used to obtain Images of electron density calibration phantom (Gammex RMI 467), Then the differences between CT numbers for each scanners were ${\pm}2\%$ In homogeneous medium and $9.5\%$ in high density medium. In order to Investigate the influence of CT number to dose calculation, patients' thoracic CT images were analyzed. The maximum dose difference was $0.48\%$ for each organ. It acquired the phantom Images inserted high density material in the water phantom. Comparing the doses calculated with CT Images from each CT scanner, the maximum dose difference was $2.1\%$ in 20 cm in depth. The exact density to CT number conversion according to CT scanner is required to minimize the uncertainty of dose depends on CT number Especially the each hospital with various CT scanners has to discriminate CT numbers for each CT scanner. Moreover a periodic quality assurance is required for reproducibility of CT number.